Optimizing the design of the Final-Focus region for the International Linear Collider

Der "International Linear Collider" (ILC) ist ein geplanter Linearbeschleuniger fur die Kollisionen von Elektronen und Positronen bei einer anfanglichen Schwerpunktsenergie von 250 GeV. Mit seinen Forschungszielen steht er in einem erganzenden Zusammenhang mit dem "Large Hadron Collider" (LHC). Denn nach der Entdeckung des Higgs-Bosons am LHC in 2012 ist eines der Ziele des ILC, die Eigenschaften und Wechselwirkungen des Higgs-Bosons und des Top-Quarks mit nie dagewesener Prazision zu messen. Auch die Suche nach Teilchen aus Modellen jenseits des Standardmodells, welche ebenfalls auf dem Programm der verschiedenen ILC-Phasen steht, wird durch diese Prazision erleichtert. Sowohl das Layout des Beschleunigers als auch das der Detektoren muss optimiert werden, um Untergrundraten unterhalb einer gewissen Grenze zu halten und damit die angestrebte Prazision zu erreichen. Hierzu wurden einige Studien durchgefuhrt, um verschiedene Untergrundquellen zu untersuchen und die Raten im SiD Detektor, einer der beiden fur den ILC vorgeschlagenen Detektorexperimente, zu analysieren. Diese Studien basieren auf Monte Carlo Generatoren, welche Untergrundereignisse aus verschiedenen Quellen simulieren. Nach einer vollen Detektorsimulation wurden diese Ereignisse dann in Hinsicht auf die SiD Detektorokkupanz beurteilt. Liegt diese Okkupanz nahe oder sogar oberhalb der von der SiD-Gruppe festgelegten Akzeptanzgrenze, so wurden Vorschlage zur Beschleuniger- und Detektoroptimierung unterbreitet und getestet, mit denen die Okkupanz reduziert werden kann. Zu den hier untersuchten Untergrunden gehoren sowohl der e+e- - Paaruntergrund, der durch die Wechselwirkung der elektromagnetischen Felder der kollidierenden Strahlbundel entsteht, als auch der Myonen-Maschinenuntergrund aus der Wechselwirkung des Strahls mit den Beschleunigerinstrumenten, sowie der Neutronenuntergrund, der von den Strahl-Dumps aus in Richtung der Detektoren gerichtet ist. Zusatzliche Simulationen umfassen die Untersuchung des Designs der Strahl-Dumps im Hinblick auf die Bestrahlungsdosis in der Dump-Halle. Die Abhangigkeit des e+e- - Paaruntergrundes von den ILC-Strahlparametern wurde fur die in 2017 beantragte Anderung der Parameter fur die erste ILC-Phase evaluiert. Die Ergebnisse der in der vorliegenden Arbeit prasentierten Studie haben dabei zur Entscheidungsfindung masgeblich beigetragen. Neben den Simulationsstudien wurden auch Messungen in der japanischen Beschleunigeranlage "Accelerator Test Facility 2" durchgefuhrt, um die Maschinenuntergrundrate in Abhangigkeit von verschiedenen Beschleunigerzustanden zu messen. Das Ziel war hierbei die Funktionalitat eines Strahlkollimators zu testen. Bei allen prasentierten Studien werden Vorschlage zur Beschleuniger- und Detektoroptimierung genannt, um die Untergrundraten in SiD zu reduzieren und somit die geplanten Prazisionsmessungen ermoglichen.